Multiversum: Ein Ozean expandierender Raum-Zeit-Blasen

Ein Universum unter anderem

Das Konzept vonMultiversumist eine Hypothese, die sich daraus ergibtInflationäre Kosmologie. In diesem theoretischen Rahmen wäre unser beobachtbares Universum nur einRaum-Zeit-Blaseunter anderem expandierend, geboren aus einem ursprünglichen Quantenfeld. Diese Idee stammt aus der Arbeit des PhysikersAlan Guth(1947-) undAndrei Linde(1948-), der vorschlug, dass die kosmische Inflation niemals vollständig endet und ständig neue Universumsblasen erzeugt.

Hinweis: :
DERInflationsfeldist eine ganz besondere Energieform, die erklären soll, warum sich das Universum kurz nach seiner Geburt so schnell ausdehnte. Dieses Feld, das auch genannt wirdSkalarfeld, hätte zu Beginn der Zeit den gesamten Raum gefüllt. Seine Energie hätte einen Unterdruck erzeugt, der dazu geführt hätte, dass sich das Universum mit gigantischer Geschwindigkeit wie eine Blase aufblähte. Als sich diese Energie in Teilchen und Licht verwandelte, hörte die Inflation auf und dieHeißer Urknallbegann und ließ Materie und Galaxien entstehen.

Entstehung von Blasen im Quantenvakuum

Im allerersten Moment hätte das Universum eine Phase exponentieller Expansion erlebt. Die durch diese Inflation verstärkten Schwankungen des Quantenvakuums könnten Bereiche erzeugt haben, in denen das Energiefeld lokal eingefroren ist und so entstehenUniversumsblasen. Jeder von ihnen hört auf, sich lokal aufzublähen, und wird zu einem eigenen Universum mit eigener Energiedichte, Geometrie und physikalischen Konstanten.

Der Zerfall des Inflatonfeldes setzte die Energie frei, die unseren Kosmos erhitzte und den lokalen Urknall auslöste. Unterdessen wachsen andere Regionen weiter über unseren kausalen Horizont hinaus. Dieser Prozess vonewige Inflationführt zu einem globalen Raum voller kontinuierlich expandierender Blasenuniversen.

Durch die Friedmann-Metrik beschriebene Expansion

Das Wachstum unseres Universums kann durch ein mathematisches Modell namens beschrieben werdenFriedmann-Lemaître-Robertson-Walker-Metrik. Diese Formulierung spiegelt einfach wider, wie sich der Raum selbst über die Zeit ausdehnt. Der Skalierungsfaktor \(a(t)\) gibt die relative Größe des Universums zu einem bestimmten Zeitpunkt an: Je mehr \(a(t)\) zunimmt, desto stärker dehnt sich das Universum aus.

Die Hauptgleichung lautet:

\(\left( \frac{\dot{a}}{a} \right)^2 = \frac{8 \pi G}{3} \rho - \frac{k c^2}{a^2} + \frac{\Lambda c^2}{3}\)

In dieser Gleichung stellt \(\rho\) die Energiedichte (Materie, Strahlung usw.) dar, \(k\) beschreibt die Krümmung des Raums und \(\Lambda\) ist diekosmologische Konstante. Somit hängt die Expansionsgeschwindigkeit des Universums von seiner Materie, seiner Form und der Energie des Vakuums ab. Dieser Ansatz ermöglicht es uns zu verstehen, warum das Universum heute wächst und wie es während der Inflation wuchs.

Vergleich zwischen einem einzelnen Universum und einem inflationären Multiversum

Referenzen:Alan Guth (1947-), Andrei Linde (1948-), Alexander Wilenkin (1949-), Max Tegmark (1967-), Sean Carroll (1966-).
Quellen: Physical Review D, Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, Cambridge University Press, 2017.

Ein begrenzter Horizont in der Unendlichkeit

Unser kosmologischer Horizont wird durch die Lichtgeschwindigkeit und das Alter des Universums definiert. Darüber hinaus wachsen andere Blasen mit scheinbaren Geschwindigkeiten > c weiter, nicht weil sich Materie schneller als Licht bewegt, sondern weil sich der Raum selbst ausdehnt. Daher können keine Informationen die Grenzen zwischen Blasenuniversen überschreiten.

Fazit: eine Blase im kosmischen Schaum

Wenn die ewige Inflation richtig ist, ist unser Universum nur eine Blase in einem unendlichen Ozean von Universen. Dieses Modell erweitert unsere Sicht auf die Realität erheblich: Es handelt sich nicht mehr nur um Galaxien in einem einzigen Raum, sondern um Gruppen isolierter Universen innerhalb einesMetaraumQuantum.

Hinweis: :
Nach der Interpretation vonmehrere Weltendes PhysikersHugh Everett(1930-1982) könnte jede Quantenwechselwirkung eine Aufspaltung möglicher Universen erzeugen und so eine andere Vision des Multiversums bieten, diesmal rein quantenbasiert.